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当上帝巡视他所创造的世界时，他先是惊讶于它的美丽，接着又发现，这个世界实则也是令人厌烦的。于是，他进行了一番计算，然后高兴地笑了。他使宇宙膨胀并冷却下来。 瞧，宇宙已经足够凉爽，他的可靠而忠实的使者一一希格斯场已经有了活力。在希格斯场的影响下，粒子开始从场中吸允能量，逐渐变大；同时，作用力和作用力的传递者也开始增多…… 上帝被深深地打动了，情不自禁地大笑起来。不过，很快地，他又强压笑容，招来了希格斯，带着责备的口吻说道：“你为什么要破坏世界的对称性?” 希格斯被上帝语气中流露出来的不满吓得胆战心惊，他这样辩解道: “哦，主啊，我并没有破坏对称性。我只不过是把它隐藏在能量消耗的圈套中。这样做，我的确使世界变得复杂啦。” “谁能够预见到，除了这一套枯燥沉郁的相同物体之外，我们还能拥有核子、原子、分子、行星和恒星呢?” “谁能够预言日落、海洋和那些由被闪电和热激发的各种讨厌的分子所组成的有机物呢?又有谁能想到进化，以及那些物理学家们在竭力探求，而由我在为您效劳时小心隐藏起来的东西呢?” 上帝努力止住自己的笑容，原谅了希格斯，并提升了他。 上面这番调侃，出自爱开玩笑的美国物理学家利昂・莱德曼(1922-2018)，在其于1993年出版的《上帝粒子：假如宇宙是答案，究竟什么是问题?》一书。 莱德曼本人因发现μ子型中微子、揭示了轻子的内部结构而荣获1988年诺贝尔物理学奖。他20年前的那个“预言”还真是靠谱——“苦海”里遨游良久的希格斯终于获得“提升”，摘下了诺贝尔奖的桂冠。而希格斯玻色子(希格斯粒子)的绰号——“上帝粒子”得以广为流传，恰恰缘自莱徳曼的一句“诅咒”。  “上帝粒子”之父利昂·莱德曼 | 费米实验室 探寻物质最终要素是个老生常谈的故事，科学家们为此付出了持续几个世纪的努力。17世纪中叶，牛顿发现的万有引力，可以解释诸多看起来毫不相关的现象：潮汐、苹果落地、行星运行和星系的形成。再往后，19世纪中后期，法拉第和麦克斯韦等人揭开了电磁波谱的秘密，电、磁、阳光、无线电波和X射线都被看作是同一种力的表现。在20世纪20年代，原子得到了解释，从更基本的粒子的形式我们弄懂了原子核是什么。1929年，劳伦斯建造了世界上第一台粒子回旋加速器，打开了探索未知亚原子世界的大门……由此，我们一步步地形成了对天地万物组成的基本认识。 让我们将视线转向1964年。这一年的8月，时为英国爱丁堡大学数学物理讲师的彼得・希格斯，兴致冲冲地写了一篇论文投给欧洲的《物理快报》，但是，它却被编辑以不宜发表为由拒绝了。希格斯对此“感到愤愤不平”，因为他相信他所证明的东西在粒子物理学中会有很重要的结果，同行们显然没有理解他工作的真谛。次年希格斯到哈佛大学做报告，听众同样对他的理论持怀疑态度。一位哈佛大学的物理学家后来承认，他们“一直期待着折磨一番这个自以为可以绕开戈德斯通定理的白痴”。  彼得・希格斯 | wiki commons 再说当年，在对自己的论文略作修改后，希格斯把它投给了《物理快报》的竞争对手、美国的《物理评论快报》。这篇论文被送到“识货”的南部一郎(2008年诺贝尔物理学奖得主)手中，请他做同行评议。南部要求希格斯评论一下他的论文与比利时物理学家罗伯特・布劳特与弗朗索瓦・恩格勒刚刚(1964年8月31日)在同一期刊发表的论文之间的关系，解释其理论的物理学意义。 希格斯此前从未听说过布劳特与恩格勒针对同一问题所做的工作，于是他听从建议，在自己发表于1964年10月19日、只有两页半篇幅的论文中加了一则注脚，表示注意到了他们的论文；又在正文中添加了最后一段，对“标量玻色子和矢量玻色子的不完全重态”的可能性表示了关注，并相当隐晦地提到了存在另一个有质量且自旋为零的玻色子的可能性，即存在希格斯场的量子粒子的可能性。这种能吸引其他粒子进而产生质量的粒子，就是著名的希格斯玻色子(这个名字实际上是在1972年以后オ广泛叫开的)。根据希格斯模型，基本粒子是跟一种看不见的、无所不在的场发生相互作用而获得了质量。 到了20世纪70年代，通过对多种粒子的研究，物质的所有性质原则上都可以用一种相对简单并更有条理的理论来解释，即把现实中的一切归结为大约12种粒子和4种作用力。这种数学上自洽的理论被称为“标准模型”。它将那些组成天地万物的所有基本微粒系统地分门别类，形成了一张简单的列表，并阐明了微粒之间相互作用的规律。“标准模型”预言了62种基本粒子的存在，其中61种粒子相继被实验所证实，只有希格斯玻色子难觅踪影。  基本粒子的标准模型 | wiki commons 这究竟是什么缘故？ 莱德曼在他那部科普著作中“咬牙切齿”地写道：“宇宙中有一个无所不在、幽灵一样的大坏蛋，正在阻止我们理解物质的真正本质，阻止我们获得终极的知识。”这个看不见的阻止我们了解真相的障碍叫希格斯场。它那阴冷的触角伸向宇宙的各个角落，而它的科学和哲学意义让物理学家起了一身鸡皮疙痞。希格斯场通过希格斯玻色子来施展它邪恶的魔力。 希格斯场通过希格斯玻色子来施展它邪恶的魔力 这种粒子对于我们最终理解物质的结构举足轻重；而同时，它又是那样的难以琢磨，所以，菜德曼给它取了一个绰号：上帝粒子( God Particle)。不过，菜德曼原来取的名字是“该死的粒子”( goddamn particle)：“考虑到它那‘恶毒’的本性，再加上花在它身上的巨额资金，我认为这个名字可能更加合适。”但出版商不干，于是变通一下，就成了“上帝粒子”。 寻找希格斯玻色子正是建造超级对撞机的主要原因之一。物理学家需要希格斯玻色子来解释一个对普通人来说不是问题的问题：万物皆有质量。  大型强子对撞机质子碰撞引起的希格斯玻色子候选事件 | wiki commons 2012年7月4日，位于日内瓦的欧洲核子中心举行发布会宣布“发现了一种和希格斯玻色子的性质非常相符的粒子”。恩格勒与希格斯也应邀出席了发布会(他们是第一次见面。布劳特久病不治，已于2011年5月去世)。会场上，希格斯流下了激动的热泪一一这一刻，他苦苦等了48年之久。2013年10月8日，瑞典皇家科学院宣布，本年度的诺贝尔物理学奖由恩格勒与希格斯共同分享。这一结果，不出许多业界人土的预料。 人们或许会感到奇怪，上帝粒子的提出和发现并非希格斯一人之功，为什么先前“名分”都安在了希格斯头上？或者说，希格斯的名气何以要远远大于布劳特与恩格勒？据中国高能物理学家那志忠考证，这与美国物理学家史蒂文・温伯格的一失“手”成千古恨多少有些关系。温伯格在1967年基于布劳特一恩格勒一希格斯机制建立了统一电磁力和弱核力的标准模型(他因此于1979年获得了诺贝尔物理学奖)，电弱理论预言了希格斯粒子除了它质量以外的所有性质。可是，温伯格在引用这两组人1964年发表的研究成果时，却不经意地把希格斯的论文排在了布劳特与恩格勒的论文之前(尽管后者完成的论文发表时间要比前者早一个月)。 更“出格”的是，温伯格在自己发表于1971年的一篇论文引述中，将希格斯发表第一篇论文的期刊名称《物理快报》误写成《物理评论快报》(希格斯这篇与电弱统一理论毫无关系的论文发表于1964年9月15日，不是前述被编辑“毙”掉的那篇)，这样表面看起来似乎希格斯的工作要明显早于布劳特与恩格勒的工作。 可笑的是，许多作者并不认真查看原始文献就搬用，将温伯格的笔误进一步扩大化，在一定程度上也成就了希格斯的盛名。直到2012年5月，温伯格本人オ意识到自己的这一引用失误，并就此做了公开纠正。同年9月，欧洲核子中心的官方网站将“希格斯机制”正式更名为“布劳特一恩格勒一希格斯机制”( BEH mechanism)。  希格斯势与希格斯场的关系形状好似一顶墨西哥帽 | wiki commons 有人说，实事求是的科学家都十分鄙视“上帝粒子”这个名称，因为它夸大了希格斯粒子的重要性，并把公众的注意力吸引到了物理学和神学之间的关系上，而这有时令人感到很不舒服。然而，不得不承认，它是一个深受科学记者和科普作家喜爱的名称。 那么，希格斯本人又如何看呢？有报道称，希格斯最早得知粒子用自己的名字命名，是1972年在美国伊利诺伊州费米实验室举行的会议以后。他说，尽管他是最早将大家的注意力引向相关粒子的第一人，但这类理论中蕴涵的其他一切精髓不属于他一个人。希格斯反对“上帝粒子”之类的标签，虽然他本人是一名无神论者，却担心这个称呼“会伤害笃信宗教者的感情”。 在“上帝粒子”的背后，揭示了一个辉煌的、令人目眩的世界。可很快我们便会察觉到，我们并没有得到所有的答案：电子、夸克和黑洞里面到底有什么呢?这些问题将牵引着我们继续探究下去。  美国著名天文学家兼科普作家卡尔·萨根认为，理解世界是一种享受，没有被鼓励着去积极思考的人是不幸的。 这本发掘经典科学著作理趣、展示科学阅读之美、具有广博科学视野的书评书话集，话题涉及不同领域近百部名著。纵横捭阖中，既有时空背景科学江湖的还原显现，又有思想观点精神情感的激情碰撞。理解和欣赏科学，爱上科学阅读，将从这里启程。 编辑：鞠强 排版：雷颖 题图来源：wiki commons 参考资料： [1]《上帝粒子:假如宇宙是答案，究竟什么是问题?》，[美]利昂・菜徳曼、迪克・泰雷西著，米绪军、古宏伟、赵建辉、陈宏伟译，尹传红校，上海辞书出版社； [2]《希格斯——“上帝粒子”的发明与发现》，[英]吉姆・巴戈特著，邢志忠译，上海科技教育出版社。 欢迎个人转发到朋友圈  |
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